Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum?

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1 Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? Entwicklung in den letzten 24 Monaten Strategietagung, Paderborn Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? HorstmannGroup 3D-Druck und Beispiele Herausforderungen Krause DiMaTec Resümee

2 Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? HorstmannGroup 3D-Druck und Beispiele Herausforderungen Krause DiMaTec Resümee HorstmannGroup Die HORSTMANNGROUP ist ein Verbund von Industrie-, Dienstleistungs- und Handelsunternehmen. Sie besteht aus 30 Unternehmen in den fünf Hauptsparten Möbelindustrie, Graphische Industrie, Metallverarbeitende Industrie, Bäckereitechnik und IT & EDV mit ca Beschäftigten. Möbelindustrie Graphische Industrie Metallverarbeitung Bäckereitechnik IT & EDV 4

3 HORSTMANNGROUP FMD Spezialist für Möbelbausätze 5 HORSTMANNGROUP Beckermann Küchen 6

4 HORSTMANNGROUP Krause-Biagosch 7 HORSTMANNGROUP DMW Schwarze 8

5 HORSTMANNGROUP Hark Treppen- und Geländerbau 9 HORSTMANNGROUP M. Mühl CNC Bearbeitung 10

6 HORSTMANNGROUP WP Bakery Group 11 Cappeln Dissen Panningen (NL) Bielefeld Rietberg Standorte Tamm Dinkelsbühl Aalen Dr.-Ing. R. Brandis 12

7 Motivation Die HORSTMANNGROUP ist ein Verbund von Industrie-, Dienst-leistungs- und Handelsunternehmen. Sie besteht aus 30 Unternehmen mit ca Beschäftigten. Möbelindustrie Metallverarbeitung Graphische Industrie Bäckereitechnik IT & EDV CNC Maschinenbau Dr.-Ing. R. Brandis 13 Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? HorstmannGroup 3D-Druck und Beispiele Herausforderungen Krause DiMaTec Resümee

8 Additive Technologie Stand heute Im Haushalt angekommen Quelle: Dr.-Ing. R. Brandis 15 Additive Technologie Stand heute Im Haushalt angekommen Quelle: Dr.-Ing. R. Brandis 16

9 Additive Technologie Stand heute Im Haushalt angekommen Consumer Industrial FDM Systeme Bessere Heißklebepistole Pulverbett Systeme Watt Laserleistung Multilasersysteme Dr.-Ing. R. Brandis 17 Laserbasierte Pulverbettverfahren Funktionsweise Laser Spiegel Pulver Beschichter Heizung Bauplattform mit Pulveraufzug Überlaufbehälter 18

10 Additive Fertigung im Produktentstehungsprozess Prinzipieller Aufbau Beispiel: Schichthöhe: 2,5 mm Anzahl der Schichten: 29 Reales Bauteil: Schichthöhe: 0,02-0,06 mm Anzahl der Schichten: Dr.-Ing. R. Brandis 19 Selective Laser Sintering SLS Saugklotz für Papiergreifer 20

11 Fallstudie Papiergreifer Aufbau Standard Geometrie als Schnittstelle Integrierte Aufnahme für Saugnäpfe Greifkante in Bauteil integriert Fallstudie Papiergreifer Luftführung Angelegte Druckluft Venturi-Düse erzeugt Unterdruck und führt zur Saugfunktion A Abluft wird über einen integrierten Kanal in den Schornstein geführt Abluft erzeugt Luftstrom und führt zu Saugfunktion B A B A 9. 22

12 Selective Laser Sintering SLS Saugklotz für Papiergreifer konventionell Der Papiergreifer dient der Aufnahme von großflächigen Trennpapieren zwischen Druckplatten. Über eine integrierte Venturi-Düse und die Saugnäpfe wird das Papier angesaugt. Das Bauteil wurde für die additive Fertigung optimiert. Materialkosten: - 62 % Bauteilanzahl: - 56 % Montagezeit: - 50 % Zusatznutzen: Volumenstromsteigerung, Zweistufige Saugfunktion additiv Dr.-Ing. R. Brandis 23 Fallstudie Papiergreifer Ausblick Integration der Venturidüsengeometrie 9. 24

13 Feeder für Druckplatten Mit Hilfe der Scherenkinematik und einer daran befestigten Saugvorrichtung lassen sich Aluminium-Druckplatten abstapeln und einzeln einer Belichtungsanlage zuführen Feeder für Druckplatten Integration des bionischen Anlenkhebels Integration von Druckluftkanälen in die Tragstruktur additiv hergestellte Saugnäpfe Integration der Papiergreifer 9. 26

14 Feeder für Druckplatten Luftführung Druckluftleitungen Zuführungen für Pneumatik Zylinder Kabelführung Aufteilung der Luftführung in mehrere Stränge Aufnahmen für konventionelle Druckluftkupplungen Fallstudie Anlenkhebel Übersicht Anlenkhebel Funktion: Ansteuern einer Scherenkinematik Material: Lastwechsel: 400 / h Konventionell Schweißbaugruppe Konventionell Fräsbauteil 9. 28

15 Fallstudie Anlenkhebel Anlenkhebel aus Edelstahl Bauteil Stützstruktur 9. Dezember 2015 Dr.-Ing. Rinje Brandis 29 Fallstudie Anlenkhebel Simulation der Belastung Simulationsmodell Simulationsergebnis Optimiertes Bauteil 9. 30

16 Selective Laser Melting SLM Beispielbauteil Anlenkhebel optimiertes Design Marker zum Einmessen des Bauteils Das Bauteil wurde für die Belastung optimiert. Bauteilmasse: - 35 % Das Bauteil wurde für die Belastung optimiert. Bauteilmasse: Spanend bearbeitete - 35 % Funktionsflächen Dr.-Ing. R. Brandis 31 Additive Fertigungsverfahren in der Bäckereitechnik Möglichkeiten der additiven Fertigung kurze Lieferzeiten und Individualisierung durch werkzeuglose Fertigung Aufbringung von Oberflächenstrukturierungen beliebige Wandstärkenwechsel zur Vermeidung von Schmutzecken Messerkante für den Einschnitt in den Teigling Gleichzeitige Herstellung von mehreren und unterschiedlichen Bauteilen auf einer Bauplattform Hinterschnitte zur Reduktion der Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Teig 32

17 Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? HorstmannGroup 3D-Druck und Beispiele Herausforderungen Krause DiMaTec Resümee Schon Science oder noch Fiction Fiction Science Production AM Forschung Standardisierung & Normung Materialvielfalt Aufbaugeschwindigkeit Produktion Serientechnologie für die Kleinserienfertigung Komplexe Geometrien Funktionsintegration Kundenindividualisierung Dr.-Ing. R. Brandis 34

18 Additive Fertigungstechnologien Bestens geeignet für den Maschinen- und Anlagenbau Additive Fertigung Die additive Fertigung, umgangssprachlich oft als 3D- Druck bezeichnet, umfasst eine Gruppe von Fertigungsverfahren. Ausgehend von einem 3D-CAD-Modell erfolgt der schichtweise Aufbau des Bauteils. Dabei wird bspw. ein Metall- oder Kunststoffpulver punktuell sehr fein aufgeschmolzen. Potentiale Komplexe Geometrien, die heute teilweise nicht herstellbar sind Kundenindividualisierung, da geringe Stückzahlen keinen Kostentreiber darstellen Funktionsintegration, bspw. für innovative Leichtbaukonzepte Schnelle Reaktionszeiten, da direkt aus dem 3D- Modell gefertigt wird Herausforderungen Designfreiheit ist Fluch und Segen Keine Substitutionstechnologie, fehlendes Wissen in der Bauteilgestaltung Revolution im Konstruktionsprozess Abkehr vom klassischen Konstruktionsprozess, Neue Herangehensweise und neue Gestaltungsrichtlinien Direct Manufacturing erfordert Mitarbeiter, die mit der Technologie aufgewachsen sind Enge Verzahnung von Produktentwicklung und Produktion Es besteht eine sehr starke Vernetzung von Entwicklung und Herstellung der Bauteile Eine integrative Herangehensweise ist erforderlich Das volle Potential spielt diese Technologie bei hochkomplexen Bauteilen in kleinen Stückzahlen aus. Es eignet sich somit bestens für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau. Dr.-Ing. R. Brandis 35 Additive Fertigung im Produktentstehungsprozess Ziel: Integration von additiven Produktionstechnologien in den Produktentstehungsprozess für die Kleinserienfertigung maschinenbaulicher Anlagen. Pulver 3D-Modell Additive Fertigung Bauteil Konzipierung Konstruktion Arbeitsvorbereitung Fertigung Montage Betrieb Ausrichtung auf der Bauplattform Montageschritte integrieren Geometriefreiheit nutzen Funktionsintegration Dr.-Ing. R. Brandis 36

19 Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? HorstmannGroup 3D-Druck und Beispiele Herausforderungen Krause DiMaTec Resümee Motivation Die HORSTMANNGROUP ist ein Verbund von Industrie-, Dienst-leistungs- und Handelsunternehmen. Sie besteht aus 30 Unternehmen mit ca Beschäftigten. Möbelindustrie Metallverarbeitung Graphische Industrie Bäckereitechnik IT & EDV AM CNC Maschinenbau Dr.-Ing. R. Brandis 38

20 Additive Fertigung im Maschinenbau Vom Konzept bis zur einbaufertigen Komponente Über uns Die Krause DiMaTec GmbH ist der zentrale Ansprechpartner für die additive Fertigung im Maschinen- und Anlagenbau sowie verwandter Branchen. Wir unterstützen unsere Kunden entlang der gesamten Prozesskette, von der Technologieauswahl über die Konzipierung und Konstruktion bis zur belastungsangepassten Optimierung. Weiterhin bieten wir die Produktion einbaufertiger Komponenten Forschungskooperationen & Netzwerke Unser Leistungsspektrum Beratung: Wir unterstützen Sie beim Einsatz additiver Technologien, z.b. Identifikation von Anwendungsfeldern, Abschätzung der Potentiale oder Technologieanalysen. Entwicklung: Unsere Leistungen decken den gesamten Produktentwicklungsprozess ab, vom ersten Konzept bis zum belastungsoptimierten Bauteil. Produktion: Wir liefern einbaufertige Komponenten und Baugruppen, vom Prototyp bis zur Kleinserien. Interne Kunden Konzipierung Konstruktion Arbeitsvorbereitung Produktion Externe Kunden CNC-Bearbeitung Unternehmen des Maschinenund Anlagenbaus 39 Einstieg in die additive Fertigung Redesign von Baugruppen Quickcheck 3D-Druck Detailanalyse additive Fertigung Integration von AM in Neuentwicklungen Spezifische Oberflächeneigenschaften 40

21 Leistungsangebot Krause DiMaTec Simulationstechnik 41 Krause DiMaTec Wieso? Weshalb? Warum? HorstmannGroup 3D-Druck und Beispiele Herausforderungen Krause DiMaTec Resümee

22 Resümee Rückblickende Erfolgsfaktoren Menschen mitnehmen Ein Großteil ist Überzeugungsarbeit Nähe zu Hochschulen und Netzwerken Von Forschungsprojekten bis zur Mitarbeiterakquise Strukturen neu aufbauen Startup-Mentalität schaffen Einfach machen Dr.-Ing. R. Brandis 43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr.-Ing. Rinje Brandis Krause DiMaTec GmbH Paul-Schwarze-Str Bielefeld